CN110114233A - 稳定杆和稳定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种稳定杆(10)，用于与诸如卡车的车辆的悬架一起使用。稳定杆(10)包括由轴承(18)支撑的轴(12)，在轴(12)的每个端部处或附近设置有例如曲柄臂(30)形式的曲柄部，每个曲柄部具有连接点(32)，用于在使用中连接到相应的连杆构件(34)，其中，每个连接点(32)与相应一个轴承(18)相对于所述轴(12)的轴线大致对齐。本发明还涉及一种包含这种稳定杆(10)的车辆以及使用这种稳定杆(10)的滚动稳定方法。

Description

稳定杆和稳定方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的稳定杆，具体地，涉及一种适用于例如与诸如重型卡车的车辆的前轮轴或后轮轴相关的悬架的稳定杆，当车辆绕弯道行驶时，该稳定杆可操作成控制或限制车辆底盘或车身的滚动运动。本发明还涉及一种包含这种稳定杆的车辆以及使用这种稳定杆的稳定方法。
本发明可应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管将关于与卡车相关的悬架来描述本发明，但本发明不限于这种特定类型的车辆，而是还可用于其他车辆或其他应用。举例来说，它可以应用于驾驶室等的悬架。
背景技术
已知有许多适用于这类应用的稳定杆的设计。图1中示出了一种典型形式的稳定杆，并且该稳定杆包括轴5，轴5由轴承6支撑，以允许轴5或至少其端部5a发生有限的角运动。轴5的端部5a具有曲柄形式，并且布置成经由稳定杆7被枢转地连接到车辆的悬架装置的其他部分。在使用中，车身的滚动运动将导致轴5的一端处的曲柄端部5a相对于另一个曲柄端部5a绕轴5的纵向轴线发生角运动。这种角运动向轴5施加扭曲扭转载荷(twisting，torsional load)。这种相对的角运动受到轴5的固有刚度的抵抗，因此轴5用于控制或限制该滚动运动。
虽然这种布置在限制或控制滚动运动方面可以令人满意地工作，但在使用中已经发现，这种布置的几何形状会导致遇到其他载荷。举例来说，由于轴承6位于曲柄部5a的内侧(inboard)，所以曲柄部5a的端部在轴5的纵向方向上与轴承6间隔开(间隔开如图1所示的距离d)。在使用中，施加到曲柄部5a的端部的载荷导致向轴5施加载荷，从而除了期望的扭转载荷之外，还倾向于引起轴5的弯曲。这种弯曲可能允许发生不希望的滚动运动，并且还可能用于削弱该稳定杆或减少该稳定杆的工作寿命。因此，必须设计以以下方式设计轴5和轴承6：即，允许其承受这种载荷，从而避免轴5的不可接受的弯曲。这可能导致尺寸和重量的不希望的增加。一些已知的布置的另一个缺点是：在使用中可能发生稳定杆的不希望的轴向运动，这可能干扰稳定杆的正常操作。此外，许多稳定杆的设计具有相对大的尺寸，导致难以将稳定杆容纳在车辆上并符合车辆上的离地间隙约束(ground clearanceconstrains)，尤其在与建筑车辆一起使用时。
发明内容
本发明的目的是提供一种稳定杆，其中克服了与已知的布置相关的至少一些缺点或减少了其影响。
该目的通过一种稳定杆来实现，该稳定杆包括由轴承支撑的轴，在该轴的每个端部处或附近设置有曲柄部，每个曲柄部具有连接点，用于在使用中连接到相应的稳定杆构件，其中，每个连接点与相应的轴承相对于所述轴的轴线大致对齐。
换句话说，每个连接点基本上位于与支撑所述轴的轴承之一相同的平面内，其中所述平面垂直于所述轴的轴线。
可以理解的是，通过提供其中连接点与相应的轴承大致对齐的稳定杆，通过所述连接点向曲柄部施加载荷不会导致向稳定杆施加力矩而导致其弯曲。可以理解的是，通过避免施加这样的力矩，所述轴不需要具有增大的尺寸。
稳定杆的所述轴优选至少在其端部附近是中空的。所述轴可以在其整个长度上是中空的。
当稳定杆的所述轴至少在其端部附近或在其整个长度上是中空的时，所述轴承优选位于所述轴内并且它们更优选位于所述轴的中空端部中。
可以理解的是，通过将所述轴承定位在稳定杆内，可以进一步减小稳定杆的总体尺寸。因此，可以减少或克服可能在典型布置中遇到的离地间隙和/或封装问题。
在本发明优选的布置中，当所述轴承位于所述轴的中空端部中时，曲柄部附接接到所述轴的容纳有所述轴承的端部。
更具体地，当所述轴承位于所述轴内时，每个轴承在稳定杆的所述轴内延伸达到给定长度，该给定长度是平行于所述轴的轴线测量的，并且每个曲柄部在处于所述给定长度内的附接点处附接到所述轴的外表面。
所述给定长度优选在等于所述轴的内径的长度与等于所述轴的所述内径两倍的长度之间。
所述轴承优选安装在与所述轴的端部邻接的支架上。
可以理解的是，通过布置所述轴承以便以这种方式支撑在能够与所述轴的端部接合的支架上，能够避免所述轴的不希望的轴向运动。
每个轴承优选包括柔性材料衬套，该柔性材料衬套位于支撑件上，并且被压缩在该支撑件的一部分与相应支架的一部分之间，该衬套位于所述轴内。
这种布置代表了一种方便的安装用于有限角运动的所述轴的方式，而不必增加稳定杆的尺寸。因此，减少了封装问题。此外，可以减少或克服其他稳定杆设计所遇到的离地间隙限制。
所述轴优选是复合材料的。因此，其重量可以保持在相对低的水平。由于本发明避免或减少了向所述轴施加弯曲载荷，可以理解的是，所述复合材料的所述轴在使用中所经受的主要载荷是扭转载荷，并且所述轴可以设计成能够承受这种载荷。
曲柄部可包括固定到所述轴的曲柄臂。每个曲柄臂优选具有大致平面的形式。每个曲柄部的连接点方便地包括形成在相应的曲柄部中的开口。
本发明还涉及一种车辆，其包括底盘或车身、至少一个轮轴、悬挂装置以及如上所述的稳定杆，其中，车身安装在轮轴上，稳定杆通过所述轴承安装在轮轴上，并且所述连接点经由稳定杆构件连接到底盘或车身。
这种车辆受益于上文所阐述的优点。
本发明另外涉及一种稳定方法，其包括以如下方式为车辆提供如上所述的稳定杆：即，滚动运动导致向稳定杆的所述轴施加扭转载荷，每个连接点与相关的轴承相对于所述轴的轴线的大致轴向对齐基本上避免了向所述轴施加弯曲力矩。
采用上述方法的车辆是有利的，因为可以使用紧凑的、相对低重量的稳定杆实现滚动稳定。因此，上文概述的益处也适用。
在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的其他优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1是示出了典型的车辆悬架装置的一部分的透视图，
图2是示出了根据本发明的实施例的包含稳定杆的车辆悬架装置的一部分的透视图，
图3是示出了图2的稳定杆在使用中的另一视图，并且
图4是示出了图2和3的稳定杆的一部分的放大比例的剖面图。
具体实施方式
参考附图中的图2至图4，示出了一种稳定杆10，其包括细长轴12，该细长轴12经由支架14安装到卡车17的轮轴16(在图中只能看到卡车17的一小部分)。在所示出的布置中，轴12沿其整个长度是中空的，并且优选为复合材料形式。可以理解的是，与包括实心钢轴等的布置相比，可以节省相当大的重量。虽然在所示出的布置中、轴12在其整个长度上是中空的，但可以理解的是，不一定必须是这样，而是，其中轴12可以是实心形式或者只在其端部附近是中空的布置也是可以的，并且这样的布置并未脱离本发明的范围。
如图4中最佳地看到的，轴承组件18位于轴12的每个端部内，轴承组件18以允许轴12相对于支架14进行有限的角运动的方式固定到相关的支架14。每个轴承组件18均采用支撑杆20的形式，该支撑杆20具有在其一端处的扩大的头部22以及在其相反端处的螺纹部24。橡胶或橡胶类材料的衬套26环绕杆20。螺纹部24从轴12突出并延伸穿过形成在支架14中的开口，杆20通过相关的螺母28固定到支架14上。优选地，形成在支架14中的所述开口是非圆形的，并且杆20的延伸穿过所述开口的部分具有类似的形状，以便保持该杆20相对于所述支架不旋转。可以理解的是，将螺母28拧紧到螺纹部24上会导致衬套26被压缩在头部22和支架14之间。衬套26的轴向压缩导致其径向膨胀到与轴12的内表面接合。因此，轴12的每个端部牢固地附接到相关的支架14。衬套26的材料的挠曲允许轴12的端部相对于相关的支架14发生有限的角运动。可以理解的是，将轴12安装到支架14的方式是：限制或基本上阻止轴12的这种轴向运动，支架14的一些部分面向并邻接轴12的端部以抵抗这种轴向运动。
轴12的每个端部已经固定到相应的曲柄臂30。可以使用任何合适的技术将曲柄臂30刚性地固定到轴12，所使用的技术部分地取决于为轴12和曲柄臂30选择的材料。举例来说，曲柄臂30可以刚性地焊接到轴14。可替选的附接技术包括将曲柄臂30夹紧到轴12。如图所示，曲柄臂30附接到轴12的容纳有轴承组件18的部分。更具体地，每个轴承组件18的衬套26在轴12内延伸达到长度L，该长度L是平行于轴12的轴线X测量的，并且每个曲柄臂30在处于长度L内的附接点处附接到轴12的外表面。
每个衬套26的长度优选在等于轴12的内径d1的长度与等于所述内径d1两倍的长度之间。
每个曲柄臂30具有大致平面形状并且垂直于轴12的轴线延伸。在每个曲柄臂30的自由端附近形成有开口形式的连接点32，稳定杆构件34被可枢转地固定到连接点32，在使用中，稳定杆构件34在其另一端处被可枢转地附接到车辆底盘或车身的一部分。可以理解的是，相对于轴12的轴线X，连接点32与相应的轴承组件18对齐。
换句话说，每个连接点32基本上位于与支撑轴12的轴承组件18之一相同的平面P内。平面P垂直于该轴的轴线X。在图3和图4中，曲柄臂30的平面形状基本上在平而P内延伸。
因此，虽然通过稳定杆构件34向曲柄臂30施加载荷可能引起在轴12的端部之间的相对角运动，但所施加的载荷不会引起轴12的弯曲。因此，可以以如下方式来设计轴12：即，因为不需要承受显著的弯曲载荷，所以具有相对小的尺寸和低重量。
在使用中，稳定杆10以与传统稳定杆基本上相同的方式抵抗滚动运动，该滚动运动经由稳定杆构件34和曲柄臂30传递到轴12的端部，从而向轴12施加扭转载荷，该扭转载荷由轴12以控制或限制进一步滚动运动的方式抵抗。如上所述，使用稳定杆10(该稳定杆10由于不需要能够承受弯曲力矩而具有相对低的重量)可以实现对滚动运动的控制或抵抗，通过连接点32与轴承组件18的对齐来避免这种载荷的施加。通过避免需要其能够承受这种弯曲载荷，稳定杆10可以具有减小的直径。此外，通过使用位于轴12内部的轴承组件18来安装轴12，能够减小稳定杆10的总体尺寸。因此，在使用中可以简化稳定杆10的封装，并且可以减少离地间隙问题。此外，这种轴承设计避免了轴12的轴向运动。
通过将图2至4中的布置与图1中所示的典型布置进行比较，可以理解的是，本发明的布置的另一个好处是稳定杆10具有相对短的轴向长度，因为不需要形成图1中的布置的曲柄端部5a(cranked end parts)所需的曲线。因此，通过使用本发明，可以解除进一步的封装限制。
可以理解的是，可以简单地通过用根据本发明的实施例的稳定杆替换先前装配的稳定杆而将稳定杆10容易地改装到现有的车辆上。因此，可以以实现本发明的许多益处的方式改造现有的车辆。
虽然前文关于卡车进行了描述，但本发明可以应用于一系列其他类型的车辆，并且如果需要的话，可以与前轮轴或后轮轴或者其他类型的悬架结合使用。
应当理解的是，本发明不限于上文所述和附图中示出的具体实施例，而是，本领域技术人员会意识到，可以在由所附权利要求限定的本发明的范围内进行许多修改和变型。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种稳定杆(10)，所述稳定杆(10)包括：
-轴(12)，所述轴(12)至少在所述轴(12)的端部附近是中空的，并且所述轴(12)由位于所述轴(12)内的轴承(18)支撑，
-曲柄部(30)，所述曲柄部(30)设置在所述轴的每个端部处或附近，每个曲柄部具有连接点，用于在使用中连接到相应的稳定杆构件，并且每个连接点(32)与相应的轴承(18)相对于所述轴(12)的轴线(X)大致对齐，
其特征在于，每个轴承(18)均包括柔性材料衬套(26)，所述柔性材料衬套(26)位于支撑件(20)上，并且被压缩在所述支撑件(20)的一部分(22)与相应支架(14)的一部分之间。
2.根据权利要求1所述的稳定杆，其中，所述轴(12)在所述轴(12)的整个长度上是中空的。
3.根据权利要求1所述的稳定杆，其中，所述轴承(18)位于所述轴(12)的中空端部中。
4.根据权利要求3所述的稳定杆，其中，所述曲柄部(30)附接到所述轴(12)的容纳有所述轴承(18)的端部。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的稳定杆，其中，每个轴承(18)在所述轴(12)内延伸达到给定长度(L)，所述给定长度(L)是平行于所述轴(12)的所述轴线(X)测量的，并且其中，每个曲柄部(30)在处于所述给定长度(L)内的附接点处附接到所述轴(12)的外表面。
6.根据权利要求5所述的稳定杆，其中，所述给定长度(L)在等于所述轴(12)的内径(d1)的长度与等于所述内径(d1)两倍的长度之间。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的稳定杆，其中，所述轴承(18)安装在支架(14)上，所述支架(14)邻接所述轴(12)的端部。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定杆，其中，所述轴(12)是复合材料的。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定杆，其中，所述曲柄部(30)包括固定到所述轴的曲柄臂。
10.根据权利要求9所述的稳定杆，其中，每个曲柄臂(30)具有大致平面的形式。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定杆，其中，每个连接点(32)包括形成在相应的所述曲柄部(30)中的开口。
12.一种车辆，其包括底盘或车身、至少一个轮轴、悬架装置以及根据前述权利要求中的任一项所述的稳定杆(10)，其中，所述车身安装在所述轮轴(16)上，所述稳定杆(10)通过所述轴承(18)安装到所述轮轴(16)，并且所述连接点(32)经由所述稳定杆构件(34)连接到所述底盘或车身。
13.一种滚动稳定方法，包括以以下方式为车辆提供根据权利要求1至11中的任一项所述的稳定杆(10)：滚动运动导致向所述稳定杆的所述轴(12)施加扭转载荷，每个连接点与相关的轴承相对于所述轴(12)的所述轴线的大致轴向对齐基本上避免了向所述轴施加弯曲力矩。

Claims (16)

1.一种稳定杆(10)，所述稳定杆(10)包括由轴承(18)支撑的轴(12)，在所述轴的每个端部处或附近设置有曲柄部(30)，每个曲柄部具有连接点，用于在使用中连接到相应的稳定杆构件，其特征在于，每个连接点(32)与相应的轴承(18)相对于所述轴(12)的轴线(X)大致对齐。
2.根据权利要求1所述的稳定杆，其中，所述轴(12)至少在所述轴(12)的端部附近是中空的。
3.根据权利要求2所述的稳定杆，其中，所述轴(12)在所述轴(12)的整个长度上是中空的。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的稳定杆，其中，所述轴承(18)位于所述轴(12)内。
5.根据权利要求4所述的稳定杆，其中，所述轴承(18)位于所述轴(12)的中空端部中。
6.根据权利要求5所述的稳定杆，其中，所述曲柄部(30)附接到所述轴(12)的容纳有所述轴承(18)的端部。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的稳定杆，其中，每个轴承(18)在所述轴(12)内延伸达到给定长度(L)，所述给定长度(L)是平行于所述轴(12)的所述轴线(X)测量的，并且其中，每个曲柄部(30)在处于所述给定长度(L)内的附接点处附接到所述轴(12)的外表面。
8.根据权利要求7所述的稳定杆，其中，所述给定长度(L)在等于所述轴(12)的内径(d1)的长度与等于所述内径(d1)两倍的长度之间。
9.根据权利要求4至8中的任一项所述的稳定杆，其中，所述轴承(18)安装在支架(14)上，所述支架(14)邻接所述轴(12)的端部。
10.根据权利要求4至9中的任一项所述的稳定杆，其中，每个轴承(18)均包括柔性材料衬套(26)，所述柔性材料衬套(26)位于支撑件(20)上，并且被压缩在所述支撑件(20)的一部分(22)与相应支架(14)的一部分之间。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定杆，其中，所述轴(12)是复合材料的。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定杆，其中，所述曲柄部(30)包括固定到所述轴的曲柄臂。
13.根据权利要求12所述的稳定杆，其中，每个曲柄臂(30)具有大致平面的形式。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定杆，其中，每个连接点(32)包括形成在相应的所述曲柄部(30)中的开口。
15.一种车辆，其包括底盘或车身、至少一个轮轴、悬架装置以及根据前述权利要求中的任一项所述的稳定杆(10)，其中，所述车身安装在所述轮轴(16)上，所述稳定杆(10)通过所述轴承(18)安装到所述轮轴(16)，并且所述连接点(32)经由所述稳定杆构件(34)连接到所述底盘或车身。
16.一种滚动稳定方法，包括以以下方式为车辆提供根据权利要求1至14中的任一项所述的稳定杆(10)：滚动运动导致向所述稳定杆的所述轴(12)施加扭转载荷，每个连接点与相关的轴承相对于所述轴(12)的所述轴线的大致轴向对齐基本上避免了向所述轴施加弯曲力矩。
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